宋天佑版无机化学第章氧化还原反应ppt课件
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3将)‖下Cu列2反+(c应)│设C计u(成+原) 电池并以原电池符号表示
2Fe2+(1.0mol·dm-3)+Cl2(100kPa)=2Fe3+(0.10mol·dm3)+2Cl- (2.0mol·dm-3)
正极:Cl2+2е-→2Cl- 负极:Fe2+ →Fe3++е电池符号: (-)Pt│Fe2+(1.0mol·dm-3),Fe3+(0.10mol·dm-3)‖Cl(2.0mol·dm-3)│Cl2(100kPa),Pt(+)
2MnO4-+6H+ +5SO32-= 2Mn2++5SO42- +3H2O
5
10.1.2 电极电势和电动势
1.电极电势的产生 在铜-锌原电池中，把两个电极用导线连起来就
有电流产生，这说明在原电池两电极间存在电势 差，或者说原电池的两极各存在一个电势─电极 电势。
金属晶体中有金属离子和自由电子，当把金属 M放入其盐溶液中时，在金属与其盐溶液的接触 界面上会发生两个不同的过程。
电对通式：氧化型/还原型 Cu2+/Cu ;Zn2+/Zn ;H+/H2 ; O2/OH说明: ⑴电对不需配平
⑵氧化型或还原型物质必须是能稳定存在的。 MnO4-/MnO2(√) MnO4-/Mn4+(×)
3
一个氧化还原电对 对应一个半反应 Cu2+/Cu Cu2++2е- →Cu Zn2+/Zn Zn2++2е- →Zn
一个氧化还原反应是由两个或两个以上的氧化还 原电对共同作用的结果。
Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 一个电对中，氧化型的氧化能力越强，则其共轭 还原型的还原能力越弱；如还原型的还原能力越强， 则其共轭氧化型的氧化能力越弱。
4
如 MnO4-/Mn2+ 和SO42-/SO32- 在酸性介 质中 MnO4-+8H+ +5е- →Mn2++4H2O SO42-+2H+ +2е- →SO32-+H2O
第10章 氧化还原反应
§10-1 基本概念 §10-2 电池反应的热力学 §10-3 电极电势的应用 §10-4 化学电源 §10-5 元素电势图的应用
1
§10-1 基本概念
10.1.1 原电池：化学能转变为电能的装置
关键词：半电池、盐桥、电极类型、电池符号
Anode
阳极
cathode
阴极ຫໍສະໝຸດ Baidu
规定
电子流出的极为负 极（-）
6
活泼金属M
Mn+ 稀
溶解＞沉积 (a)
(a)金属M表面构成晶格 的金属离子Mn+受到极性 水分子的吸引，有在金属 M上留下电子而自身以水 合离子Mn+(aq)的形式进 入溶液的倾向。金属越活 泼，溶液越稀，这种倾向 越大。
7
不活泼金属M
(b) Mn+浓 沉积＞溶解
(b) 盐 溶 液 中 的 Mn+(aq)又有一种从 金属M表面获得电 子而沉积在金属表 面上的倾向，而使 金属带正电。金属 越不活泼，溶液越 浓，这种倾向越大。
电子流入的极为正 极（+）
Anion:anionic ion 阴离子
cation:cationic ion 阳离子
2
电极反应 负极（Zn)：Zn=Zn2+ + 2е- , 氧化反应 正极（Cu): Cu2++2е- = Cu ，还原反应
电池反应： Cu2++Zn=Zn2++Cu
在氧化还原半反应中（Cu2++2е-→Cu），同一元素的 不同氧化态物质可构成氧化还原电对。电对中高氧化态物 质称氧化型，低氧化态物质称还原型。
13
(3) “氧化还原”电极Fe3++е-=Fe2+ Pt│Fe3+,Fe2+ (4)金属-金属难溶盐或氧化物-阴离子电极
金属表面涂上该金属的难溶盐(或氧化物)，然后将它浸 在与该盐具有相同阴离子的溶液中。
AgCl+е-=Ag+Cl- 电极符号: Ag│AgCl(s)│Cl-
甘汞电极: 在金属Hg的表面覆盖一层氯化亚 汞（Hg2Cl2），然后注入氯化钾溶液，电极 反应： Hg2Cl2+2е-=2Hg(l)+2Cl电极符号：
EMF= E(+)- E(-) 如果处于标准状态，则电池的标准电动势：
EθMF= Eθ (+)- Eθ (-) 电动势>0意味着该原电池可以自发地发电
11
3. 标准氢电极和标准电极电势
电极电势的绝对值无法测得,通常选一标准电极
─标准氢电极
a(H+)=1mol·k g-1
H P(H2)=100kPa
电极反应： 2
2 H + + 2 е -
Eθ (H+/H2)=0.00 V
•标准状态：组成电极的溶液中离子、分子浓度为 1mol·dm-3，气体分压为100kPa，液体或固体为 纯净物。标准电极电势符号Eθ 。
12
•电极的类型与原电池的表示方法
(1)金属-金属离子电极 金属置于含有同一金属离子的盐溶液中构成 Zn2+/Zn 电极符号：Zn(s)│Zn2+ Cu2+/Cu 电极符号：Cu(s)│Cu2+ “│”表示两相界面 Cu,Zn本身是导体，可做电极 (2)气体-离子电极 2H++2е-=H2 电极反应中无导体，需借助于惰性电极 （铂或石墨）来完成电对电子的转移。 电极符号：Pt│H2(g)│H+
（氧化还原电对）用符号E(Mn+/M)表示 如： E(Zn2+/Zn)， E(Cu2+/Cu) 如果均处于标准状态下，则用Eθ(Mn+/M)表 示。
10
2. 电池的电动势
不同的电极产生的电势不同，将两个不同 的电极组成原电池时，原电池两极间就必然 存在电势差，从而产生电流,整个原电池的最 大电势差即原电池的电动势。
8
两种倾向在一定条件下达到暂时的平衡
M Mn+(ag)+-nе
在某一给定浓度的溶液中，若失电子倾向 ＞得电子倾向，到达平衡时金属棒上带负电， 靠近金属棒的溶液带正电。如(a)所示。
反之若得电子倾向＞失电子倾向，则到达 平衡时金属棒上带正电，靠近金属棒的溶液 带负电。如(b)所示。
9
这时在金属和盐溶液之间就产生了电位差， 这种产生在金属和它的盐溶液之间的电位差 叫做金属的电极电势。
Hg│Hg2Cl2(s)│Cl-
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•原电池的表示方法：
两种不同的电极组合起来即构成原电池。每个电极叫半 电池。原电池也可用简易的电池符号表示出来。
Cu-Zn原电池:(-)Zn│ZnSO4(c1)‖CuSO4(c2)│Cu(+)
(-)Pt│H2（1.013×10-5 Pa)│H+(1mol·dm-
2Fe2+(1.0mol·dm-3)+Cl2(100kPa)=2Fe3+(0.10mol·dm3)+2Cl- (2.0mol·dm-3)
正极:Cl2+2е-→2Cl- 负极:Fe2+ →Fe3++е电池符号: (-)Pt│Fe2+(1.0mol·dm-3),Fe3+(0.10mol·dm-3)‖Cl(2.0mol·dm-3)│Cl2(100kPa),Pt(+)
2MnO4-+6H+ +5SO32-= 2Mn2++5SO42- +3H2O
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10.1.2 电极电势和电动势
1.电极电势的产生 在铜-锌原电池中，把两个电极用导线连起来就
有电流产生，这说明在原电池两电极间存在电势 差，或者说原电池的两极各存在一个电势─电极 电势。
金属晶体中有金属离子和自由电子，当把金属 M放入其盐溶液中时，在金属与其盐溶液的接触 界面上会发生两个不同的过程。
电对通式：氧化型/还原型 Cu2+/Cu ;Zn2+/Zn ;H+/H2 ; O2/OH说明: ⑴电对不需配平
⑵氧化型或还原型物质必须是能稳定存在的。 MnO4-/MnO2(√) MnO4-/Mn4+(×)
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一个氧化还原电对 对应一个半反应 Cu2+/Cu Cu2++2е- →Cu Zn2+/Zn Zn2++2е- →Zn
一个氧化还原反应是由两个或两个以上的氧化还 原电对共同作用的结果。
Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 一个电对中，氧化型的氧化能力越强，则其共轭 还原型的还原能力越弱；如还原型的还原能力越强， 则其共轭氧化型的氧化能力越弱。
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如 MnO4-/Mn2+ 和SO42-/SO32- 在酸性介 质中 MnO4-+8H+ +5е- →Mn2++4H2O SO42-+2H+ +2е- →SO32-+H2O
第10章 氧化还原反应
§10-1 基本概念 §10-2 电池反应的热力学 §10-3 电极电势的应用 §10-4 化学电源 §10-5 元素电势图的应用
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§10-1 基本概念
10.1.1 原电池：化学能转变为电能的装置
关键词：半电池、盐桥、电极类型、电池符号
Anode
阳极
cathode
阴极ຫໍສະໝຸດ Baidu
规定
电子流出的极为负 极（-）
6
活泼金属M
Mn+ 稀
溶解＞沉积 (a)
(a)金属M表面构成晶格 的金属离子Mn+受到极性 水分子的吸引，有在金属 M上留下电子而自身以水 合离子Mn+(aq)的形式进 入溶液的倾向。金属越活 泼，溶液越稀，这种倾向 越大。
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不活泼金属M
(b) Mn+浓 沉积＞溶解
(b) 盐 溶 液 中 的 Mn+(aq)又有一种从 金属M表面获得电 子而沉积在金属表 面上的倾向，而使 金属带正电。金属 越不活泼，溶液越 浓，这种倾向越大。
电子流入的极为正 极（+）
Anion:anionic ion 阴离子
cation:cationic ion 阳离子
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电极反应 负极（Zn)：Zn=Zn2+ + 2е- , 氧化反应 正极（Cu): Cu2++2е- = Cu ，还原反应
电池反应： Cu2++Zn=Zn2++Cu
在氧化还原半反应中（Cu2++2е-→Cu），同一元素的 不同氧化态物质可构成氧化还原电对。电对中高氧化态物 质称氧化型，低氧化态物质称还原型。
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(3) “氧化还原”电极Fe3++е-=Fe2+ Pt│Fe3+,Fe2+ (4)金属-金属难溶盐或氧化物-阴离子电极
金属表面涂上该金属的难溶盐(或氧化物)，然后将它浸 在与该盐具有相同阴离子的溶液中。
AgCl+е-=Ag+Cl- 电极符号: Ag│AgCl(s)│Cl-
甘汞电极: 在金属Hg的表面覆盖一层氯化亚 汞（Hg2Cl2），然后注入氯化钾溶液，电极 反应： Hg2Cl2+2е-=2Hg(l)+2Cl电极符号：
EMF= E(+)- E(-) 如果处于标准状态，则电池的标准电动势：
EθMF= Eθ (+)- Eθ (-) 电动势>0意味着该原电池可以自发地发电
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3. 标准氢电极和标准电极电势
电极电势的绝对值无法测得,通常选一标准电极
─标准氢电极
a(H+)=1mol·k g-1
H P(H2)=100kPa
电极反应： 2
2 H + + 2 е -
Eθ (H+/H2)=0.00 V
•标准状态：组成电极的溶液中离子、分子浓度为 1mol·dm-3，气体分压为100kPa，液体或固体为 纯净物。标准电极电势符号Eθ 。
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•电极的类型与原电池的表示方法
(1)金属-金属离子电极 金属置于含有同一金属离子的盐溶液中构成 Zn2+/Zn 电极符号：Zn(s)│Zn2+ Cu2+/Cu 电极符号：Cu(s)│Cu2+ “│”表示两相界面 Cu,Zn本身是导体，可做电极 (2)气体-离子电极 2H++2е-=H2 电极反应中无导体，需借助于惰性电极 （铂或石墨）来完成电对电子的转移。 电极符号：Pt│H2(g)│H+
（氧化还原电对）用符号E(Mn+/M)表示 如： E(Zn2+/Zn)， E(Cu2+/Cu) 如果均处于标准状态下，则用Eθ(Mn+/M)表 示。
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2. 电池的电动势
不同的电极产生的电势不同，将两个不同 的电极组成原电池时，原电池两极间就必然 存在电势差，从而产生电流,整个原电池的最 大电势差即原电池的电动势。
8
两种倾向在一定条件下达到暂时的平衡
M Mn+(ag)+-nе
在某一给定浓度的溶液中，若失电子倾向 ＞得电子倾向，到达平衡时金属棒上带负电， 靠近金属棒的溶液带正电。如(a)所示。
反之若得电子倾向＞失电子倾向，则到达 平衡时金属棒上带正电，靠近金属棒的溶液 带负电。如(b)所示。
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这时在金属和盐溶液之间就产生了电位差， 这种产生在金属和它的盐溶液之间的电位差 叫做金属的电极电势。
Hg│Hg2Cl2(s)│Cl-
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•原电池的表示方法：
两种不同的电极组合起来即构成原电池。每个电极叫半 电池。原电池也可用简易的电池符号表示出来。
Cu-Zn原电池:(-)Zn│ZnSO4(c1)‖CuSO4(c2)│Cu(+)
(-)Pt│H2（1.013×10-5 Pa)│H+(1mol·dm-